宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是却(què)没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么(me)产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并(bìng)不(bù)是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在(zài)以这(什么是人员类型 人员类型有哪些zhè)样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球(qiú)又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗(àn)物质流最什么是人员类型 人员类型有哪些快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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